نحوه جلوگیری از اعوجاج در قطعات نازک-دیواره فلزی پرینت سه بعدی موتور

یک قطعه ورودی سبک وزن یا محفظه موتور با دیواره{0} نازک را تکمیل می‌کنید، آن را برای چاپ سه‌بعدی فلزی ارسال می‌کنید، و این قطعه با دیواره مهمی که 0.2 تا 0.3 میلی‌متر تاب برداشته است، برمی‌گردد. دیگر صاف نمی‌نشیند یا با قسمت‌های جفت‌گیری هماهنگ نمی‌شود. این به طور منظم در مورد قطعات افزودنی فلزی دیوار نازک-به خصوص زمانی که تنش پسماند از ابتدا مدیریت نمی شود، اتفاق می افتد.

تحریف مرموز نیست. این از رفتار حرارتی قابل پیش بینی ناشی می شود و کنترل ها نیز قابل پیش بینی هستند. در زیر نگاهی عملی به چرایی رخ دادن آن و آنچه در واقع برای نگه داشتن اجزای نازک-دیواره موتور در محدوده تحمل قابل استفاده است، ارائه شده است.

چرا دیوارهای نازک-قطعات فلزی می پیچند؟

در DMLS یا SLM، لیزر حجم کمی از پودر را در دمای بالا ذوب می‌کند، سپس ماده بسیار سریع سرد می‌شود. پودر اطراف و فلز جامد شده بسیار خنک تر می مانند. این تفاوت شدید دما باعث ایجاد تنش پسماند می شود.

دیوارهای نازک بیشترین آسیب را می بینند زیرا سختی کم و مسیرهای محدودی برای خروج گرما دارند. سه مسئله به طور مکرر ظاهر می شود:

تنش پسماند که توسط چرخه های مکرر مذاب-خنک می شود

تکیه گاه هایی که خیلی ضعیف یا نامناسب هستند، بنابراین قطعه می تواند در حین خنک شدن خود را از حالت خارج کند

ایجاد گرما در بخش‌های باریک که نمی‌توانند انرژی حرارتی را به سرعت به سرعت دفع کنند

هنگامی که این عوامل با هم ترکیب شوند، دیواری که در مدل CAD بی نقص به نظر می رسید می تواند به راحتی به اندازه کافی حرکت کند تا سطوح نصب یا سطوح آب بندی را خارج از تحمل کند.

ابتدا طرح دیوار را درست انجام دهید
ضخامت یکنواخت بهتر از پرش های ناگهانی از ضخیم به نازک رفتار می کند. افزودن دنده ها یا فیله های سبک در مناطق غیر بحرانی اغلب سفتی را در طول ساخت افزایش می دهد بدون اینکه وزن هدف را خراب کند. دهانه‌های بزرگ مسطح پشتیبانی‌نشده، مناطق مشکل‌ساز مکرر هستند-آن‌ها را شکسته یا به‌درستی پشتیبانی می‌کنند. اینها اصول اولیه دستورالعمل های طراحی پرینت سه بعدی فلزی دیوار نازک قابل اجرا هستند.

با در نظر گرفتن استرس قسمت را جهت دهی کنید
جهت گیری های عمودی یا زاویه دار برای دیوارهای نازک بحرانی معمولاً سطح ذوب شده را در هر لحظه کاهش می دهد و محل تمرکز تنش پسماند را تغییر می دهد. جهت گیری همچنین تعیین می کند که کدام سطوح دارای علائم پشتیبانی باشند، بنابراین چهره های کاربردی نیاز به توجه اولیه دارند.

از تکیه گاه ها به عنوان لنگر و مسیر گرما استفاده کنید
ساپورت ها فقط برای جلوگیری از سقوط قطعه وجود ندارند. در مناطق{1}}تنش زیاد، به سطح مقطع کافی برای مقاومت در برابر نیروهای کششی و انتقال گرما نیاز دارند. تکیه گاه های نازک یکنواخت اغلب دقیقاً در مکان هایی که بیشترین اهمیت را دارند از کار می افتند.

پارامترها را کنترل کنید و در صورت وجود از پیش گرمایش استفاده کنید
مجموعه‌های پارامترهای معتبر و پایدار برای آلیاژ خاص و ماشین آلیاژ بیشتر از سرهم‌بندی ثابت است. پیش گرم کردن بستر، فاصله دمایی بین حوضچه مذاب و بقیه قسمت را کاهش می دهد، که به طور مستقیم تنش پسماند را کاهش می دهد.

زمانی که قطعه هنوز روی صفحه است، استرس-را کاهش دهید
این مرحله از یک سهم بزرگ از -پیچ و خم کردن در اواخر مرحله جلوگیری می کند. عملیات حرارتی استرس را کاهش می دهد در حالی که صفحه ساخت همچنان هندسه را حفظ می کند. ابتدا جدا کردن قطعه و سپس عملیات حرارتی{3}}یک دلیل متداول است که پس از ظاهر خوب قطعه در دستگاه، اعوجاج ظاهر می شود.

آلیاژهای تیتانیوم مانند Ti-6Al-4 ولت گرما را در مقایسه با بسیاری از فولادها یا آلیاژهای آلومینیوم انتقال ضعیفی دارند. گرما مدت بیشتری موضعی می ماند، بنابراین تنش باقیمانده می تواند بیشتر شود. همان روش‌های کنترلی-طراحی متفکرانه، جهت‌گیری، تکیه‌گاه‌های قوی، نظم و انضباط پارامترها، و{10}}تسکین استرس محدود شده مستقیماً در ایمپلنت‌های پزشکی چاپ سه بعدی آلیاژ تیتانیوم اعمال می‌شود. این قسمت ها همچنین دارای دیوارهای نازک، شبکه های پیچیده و فضای صفر برای رانش ابعادی هستند. تجربه به دست آمده در قطعات موتور دیوار نازک به خوبی به کار ایمپلنت پزشکی منتقل می شود و بالعکس.

چاپ سه بعدی فلزی شکلی تقریباً-شبکه به شما می دهد. معمولاً تلورانس های نهایی را روی سطوح آب بندی، سطوح یاتاقان یا نقاط نصب دقیق ارائه نمی دهد. این ویژگی ها تقریباً همیشه به ماشینکاری CNC نیاز دارند. همین رویکرد ترکیبی برای محصولات پزشکی ماشین‌کاری دقیق CNC استاندارد است: تولید افزودنی هندسه پیچیده‌ای را ایجاد می‌کند و CNC سطوح حیاتی را وارد مشخصات می‌کند. طراحی خالی چاپی با استاک ماشینکاری مناسب روی وجه های کلیدی ترکیب را کارآمد می کند.

در یکی از اجزای مرتبط-موتور آلیاژ تیتانیوم با دیواره نازک-، سازه‌های اولیه تقریباً 0.25 میلی‌متر انحراف را روی صفحه نصب پس از برداشتن ساپورت نشان دادند. ضخامت دیواره در ناحیه آسیب دیده کمتر از 1.5 میلی متر بود و جهت اولیه یک دهانه افقی بزرگ باقی می گذاشت.

رویکرد بازنگری شده شامل انتقال یکنواخت‌تر دیوار، سفت شدن موضعی افزوده، جهت ساخت بهتر، تکیه‌گاه‌های قوی‌تر در{0}}منطقه تنش بالا، کاهش تنش در حالی که هنوز به صفحه ساختمان متصل است، و ماشین‌کاری عمدی در وجه بحرانی است. پس از اتمام CNC، صفحه نصب به تلرانس لازم رسید و قطعه بدون مشکل مونتاژ شد. این پیشرفت از درمان طراحی، فرآیند، عملیات حرارتی و ماشینکاری به عنوان یک سیستم به جای مراحل جداگانه حاصل شد.

هر سازنده پرینت سه بعدی فلزی یا کارخانه پرینت سه بعدی فلزی به یک اندازه با دیوار نازک- کار نمی کند. سیگنال های مفید عبارتند از:

تجربه نشان‌داده‌شده با هندسه‌های-دیوار نازک و آلیاژهایی که واقعاً استفاده می‌کنید

تسکین استرس در خانه یا به طور نزدیک، قابلیت HIP در صورت نیاز

ابزارهای بازرسی مناسب و عادت به بررسی اثرات باقیمانده استرس

کنترل فرآیند مستند به‌جای حدس زدن{0} یک پارامتر

امکان انتقال از نمونه اولیه به قطعات کوچک-دسته ای یا عمده فروشی فلزی سفارشی پرینت سه بعدی بدون افت کیفیت-

مغازه ای که در مورد ریسک اعوجاج و تنظیمات طراحی زودتر بحث می کند، معمولاً قابل اعتمادتر از مغازه ای است که صرفاً قیمت هر قطعه را ذکر می کند.